一种大容量电池和单体电池的制作方法

1.本实用新型涉及电池领域，具体为一种大容量电池和单体电池。


背景技术：

2.现有的大容量电池(也称为电池模组或电池组)通常是将多个单体电池进行并联或串联后制作而成，如中国专利cn106531913b公开一种方形电池模组，包括多个方形电池单体和模组架，模组架为上端敞口的壳体，多个方形电池单体按设计需求排布成任一串并联组合的电池模块后固定在模组架内。这种直接通过串并联方式制作出的大容量电池由于木桶效应的存在，往往会受到性能最差的一块单体电池影响，导致整个大容量电池的容量上限及循环次数极大受限。
3.另外，由于各个单体电池性能无法保证一致，在系统同一工作条件下，单体电池的差异会随着循环次数的增加而被不断放大，如某个单体电池内产生的气体较多，那么，这个单体电池的内压就会升高，从而极易导致该单体电池发生热失控，降低整个电池组的安全性。再如，某个单体电池内电解液较少，导致其性能较差，那么整个大容量电池的容量上限及循环次数因该单体电池性能较差而降低。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种大容量电池和单体电池，克服现有电池组因各个单体电池性能具有差异性而导致电池组容量上限及循环次数受限以及安全性能较低的问题。
5.本实用新型的技术方案是：
6.一种大容量电池，其特殊之处在于：包括电池组主体及至少一个中空构件；电池组主体包括多个沿x方向排布且依次并联的单体电池；定义单体电池高度方向为z方向；
7.各个单体电池内腔包括气体区和电解液区；
8.中空构件沿x方向延伸，与电池组主体侧壁固定连接；
9.各个单体电池的气体区和电解液区均通过同一个上述中空构件连通；
10.在z方向上，中空构件的尺寸和各个单体电池尺寸相同。
11.进一步地，各个单体电池的壳体侧壁设有n个第一通孔；其中n为大于等于1的整数；
12.n等于1，第一通孔沿z方向的尺寸需满足：各个单体电池气体区的气体以及电解液区的电解液可以同时通过该第一通孔；
13.n大于1，至少一个第一通孔与单体电池内腔气体区贯通，至少另一个第一通孔与单体电池内腔电解液区贯通；
14.中空构件开设有与各个单体电池的第一通孔一一对应且贯通的第二通孔。
15.进一步地，当在各个单体电池的壳体侧壁开设两个第一通孔，相应在中空构件开设两个第二通孔时，在中空构件内腔设有沿x方向延伸的气液分隔板，将中空构件分割为气体腔和电解液腔，两个第二通孔分别和气体腔、电解液腔贯通。
16.进一步地，为了能够实现批量化生产，中空构件由顶部敞口的中空箱体以及用于覆盖敞口的盖板构成；第二通孔开设在中空箱体的底部；
17.第二通孔在各个单体电池的壳体侧壁的投影完全覆盖对应第一通孔；第二通孔边沿与各个单体电池的壳体侧壁密封焊接，使得各个单体电池的第一通孔与对应第二通孔贯通；盖板与中空箱体的顶部敞口焊接。
18.进一步地，为了防止焊接过程影响各个单体电池内腔环境，该大容量电池还可以包括与第一通孔一一对应的若干子中空构件，子中空构件的一端密封固定在第一通孔周边区域，并与第一通孔贯通，另一端插入第二通孔；子中空构件插入第二通孔的一端封闭，且在靠近封闭端的部位设有薄弱部，借助外力可以从该薄弱部打开第二中空构件的封闭端。通过该结构，在焊接前可以利用子中空构件将第一通孔密封，固定方式简单，在焊接后利用开包刀具打开子中空构件的封闭端，使得各个单体电池内腔和中空构件贯通。
19.进一步地，该大容量电池还包括设置开包刀具；
20.在中空构件内壁还设有沿其长度方向延伸的导向槽；
21.开包刀具在外力作用下能够沿导向槽移动，沿子中空构件的薄弱部将子中空构件封闭端切开，使得各个单体电池内腔和中空构件贯通。需要说明的是，开包刀具用于切割封闭端的部位可以直接设在中空构件内腔。
22.进一步地，为了加固中空构件与各个单体电池的连接强度，中空箱体的底部与各个单体电池的壳体侧壁焊接。
23.进一步地，在中空构件位于yz平面的侧壁上设有泄爆部和注液口，在z方向，注液口高于泄爆部。
24.进一步地，中空构件上设置有排气阀，排气阀位于中空构件上，且排气阀与中空构件内的气体区连通，用于泄压。
25.为了进一步地减少焊接过程对各个单体电池内腔环境的影响，单体电池内腔还设有隔板；隔板将内腔分割为相互连通的第一腔室和第二腔室，电芯组件位于第一腔室内；第一通孔开设在第二腔室的侧壁。
26.进一步地，还包括设置在电池组主体另外三个侧壁的夹紧板，其中位于yz平面的两块夹紧板的边沿与中空构件焊接，另两个边沿与位于xz平面的夹紧板焊接。
27.本实用新型还提供一种单体电池，包括壳体以及位于壳体内腔的电芯；壳体内腔包括气体区和电解液区；其特殊之处在于：还包括密封组件；
28.壳体侧壁设有n个第一通孔；其中n为大于等于1的整数；
29.n等于1，第一通孔沿z方向的尺寸需满足：壳体内腔气体区的气体以及电解液区的电解液可以同时通过该第一通孔；
30.n大于1，至少一个第一通孔与壳体内腔气体区贯通，至少另一个第一通孔与壳体内腔电解液区贯通；
31.所述密封组件固定在第一通孔处，密封第一通孔，通过外力作用或者电解液自身能够将该密封组件打开。
32.进一步地，上述密封组件包括子中空构件，子中空构件的一端密封固定在第一通孔周边区域，并与第一通孔贯通，另一端封闭，且在靠近封闭端的部位设有薄弱部，通过外力作用能够沿薄弱部打开封闭端。
33.本实用新型的有益效果是：
34.1、本实用新型提供的大容量电池，通过增设中空构件，使得各单体电池电解液和气体均共享来保障各单体电池的一致性，即，将各单体电池的电解液腔和气体腔均通过同一中空构件连通，使所有单体电池的电解液和气体均处于同一体系下，减少了各个单体电池电解液以及各个单体电池气体之间的差异，一定程度上提升了各单体电池之间的一致性，从而一定程度上提升了大容量电池的循环寿命；同时，本实用新型中空构件在高度方向的尺寸和各个单体电池高度相同，使得此类大容量电池外形结构规整，一方面，易于基于此类大容量电池集成储能设备；另一方面，可以将其作为一个整体，在其外部包覆绝缘膜(也可称为蓝膜或保护膜)，提高此类大容量电池的整体安全性能；另外，由于本实用新型中空构件在高度方向的尺寸和各个单体电池高度相同，因此，不会受到电池内气液分离层位置的限制，更加容易实现气液共享，容错率较高。且本实用新型通过一件中空构件即可实现气液共享，相对于通过两件中空构件分别设置在电池组主体顶部和底部实现气液共享的技术方案来说，本实用新型的大容量电池具有较小的体积，进而可使由多个该大容量电池组成的储能设备具有较高的能量密度。
35.2、本实用新型在各个单体电池的壳体侧壁上开设一个第一通孔，并通过限定该第一通孔的沿电池组主体高度方向的尺寸，确保各个单体电池内的气体和电解液均可以通过该第一通孔进入中空构件，加工简单；还可以在各个单体电池的壳体侧壁上开设两个第一通孔，其中一个可以作为出气孔，另外一个可以作为出液孔，此类结构相对于只开设一个通孔的结构，侧壁承压能力较高；还可以在各个单体电池的壳体侧壁上开设多个第一通孔，避免当只开设一个通孔，该通孔被堵塞或开包失败而导致对应单体电池内腔无法与中空构件贯通的问题出现。
36.3、当在单体电池开设两个第一通孔时，可以通过气液分隔板将中空构件的内腔分割为气体腔和电解液腔，在中空构件内，气体和电解液位于相互隔离的两个腔室，在中空构件内腔，电解液和位于其上方的气体零接触，减少气体中杂质对电解液性能的影响。
37.4、本实用新型将中空构件设计为分体件，其中一部分为一端敞口的中空箱体，另一部分为覆盖中空箱体敞口的盖板，第二通孔开设在中空箱体相对于敞口端的底部上；在具体焊接时，焊接头从敞口端伸入，将第二通孔的边沿与各个单体电池的壳体侧壁焊接，实现第一通孔与第二通孔的贯通，同时完成中空构件与电池组主体的连接，最后将盖板焊接在敞口端。本实用新型只需要确保第二通孔在单体电池的壳体侧壁的正投影覆盖对应第一通孔，各个第一通孔尽量位于同一平面，各个第二通孔尽量位于同一平面即可，无需考虑第一通孔和第二通孔的同心度、各个第一通孔及第二通孔的一致性，对加工及装配精度要求较低，弱化了加工精度对产品成品率的影响，且焊接时，焊接头从敞口端伸入，没有任何遮挡，可以一次性完成第二通孔边沿与单体电池的壳体侧壁的焊接，过程简单，且密封效果好，适用于批量化生产。
38.5、本实用新型将子中空构件一端固定在第一通孔，使得子中空构件和第一通孔贯通，子中空构件另一端封闭，插入第二通孔，且在靠近封闭端的部位设薄弱部，借助外力可从薄弱部将子中空构件封闭端打开，使得各个单体电池内腔和中空构件贯通；本实用新型在焊接前可以利用子中空构件将第一通孔密封，防止焊接过程影响各个单体电池内腔环境，无需额外增设密封组件，固定方式简单，在焊接后利用开包刀具打开子中空构件的封闭
端，使得各个单体电池内腔和中空构件贯通，开包过程易于操作。
39.6、本实用新型还包括开包刀具，当需要开包时，只需将开包刀具与外设拉杆连接，拉动拉杆，使其沿预设的导向槽移动，从薄弱部将各个第二中空构件封闭端打开，完成开包，使得各个单体电池内腔和中空构件贯通。开包过程简单方便，且对环境没有要求，在常规环境下即可完成。
40.7、本实用新型通过将中空箱体底部与各个单体电池的壳体侧壁焊接，进一步增强中空构件与各个单体电池连接的可靠性。
41.8、本实用新型还在中空构件上设有泄爆部和注液口，且泄爆部位于注液口的下方，当任一单体电池发生热失控时，电解液可以首先从泄爆部排出，避免热失控温度下，由于大量电解液的汽化，引发更大安全问题的出现。
42.9、本实用新型还可以在中空构件上设置排气阀，定期排气或排出热失控烟气，进一步提高该大容量电池的安全性能。
43.10、为了防止焊接时的高温影响壳体内电解液性能，造成电解液汽化，本实用新型在外壳内部设置隔板，将焊接部位与电解液隔离，有效避免焊接对电解液的影响。
44.11、本实用新型还通过增设夹紧板可以防止各个单体电池鼓胀，而导致大容量电池循环性能降低的问题出现，同时还可以加强中空构件与大容量电池的连接强度。
附图说明
45.图1为实施例1大容量电池结构示意图；
46.图2为实施例1中单体电池结构示意图；
47.图3为实施例1中中空构件结构示意图；
48.图4为实施例1中开设一个第一通孔的单体电池结构示意图；
49.图5为实施例1中与图4所示单体电池结构对应的中空构件结构示意图；
50.图6为实施例1中开设两个第一通孔的单体电池结构示意图；
51.图7为实施例1中与图6所示单体电池结构对应的中空构件结构示意图；
52.图8为实施例1中开设三个第一通孔的单体电池结构示意图；
53.图9为实施例1中与图8所示单体电池结构对应的中空构件结构示意图；
54.图10为实施例1中中空构件的爆炸结构示意图；
55.图11为实施例1中单体电池和中空箱体的配合结构示意图；
56.图12为实施例1中在第一通孔位置连接子中空构件的结构示意图；
57.图13为实施例1中子中空构件的结构示意图；
58.图14为实施例1中大容量电池的局部结构示意图；
59.图15为实施例2大容量电池结构示意图；
60.图16为实施例3单体电池结构示意图；
61.图中附图标记为：1、单体电池；2、筒体；3、侧壁；4、第一通孔；5、中空构件；6、第二通孔；7、子中空构件；71、封闭端；72、薄弱部；8、中空箱体；81、中空箱体的底部；9、盖板；10、敞口端；11、第二通孔边沿；12、夹紧板；13、注液口；14、开包刀具；15、导向槽；16、拉杆。
具体实施方式
62.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型的保护的范围。
63.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
64.在本说明书中不同地方出现的“在其他实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
65.再其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
66.同时在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语中的“定和底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一或第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
67.现有一种电池组(也可称之为电池模组或大容量电池)，包括由若干单体电池并联形成的电池组主体、位于电池组主体底部的共享管路组件；共享管路组件，用于将若干单体电池的内腔全部贯通，以使电池组中所有单体电池均处于一个电解液体系下。该电池组通过共享管路组件虽然能够加强电池组内各个单体电池电解液的均一性，提高循环寿命，但是该电池组在使用过程中依然存在因单体电池产气量不同导致各个单体电池之间存在一些差异性，可能会使得电池组由于木桶效应的存在，会受到性能最差的一块单体电池影响，导致整个大容量电池的容量上限及循环次数极大受限。
68.为了克服上述问题，本实用新型提供一种大容量电池，包括多个单体电池，多个单体电池并联后形成电池组主体，各个单体电池内腔包括气体区和电解液区；各个单体电池的气体区和电解液区均通过同一个中空构件连通。此处的中空构件为中空箱体，可以采用截面为矩形的中空箱体，也可以采用截面为半圆形的中空箱体。具体可通过将与各个单体电池等高的中空构件设置在电池组主体的侧壁，使得各个单体电池内的气体和电解液可以同时进入，此时，气体分布在中空构件的上半部分，电解液分布在中空构件的下半部分。
69.本实用新型通过至少一个中空构件，使得各单体电池电解液和气体均共享来保障各单体电池的一致性，即，将各单体电池的电解液腔连通，使所有单体电池的电解液处于同一体系下，减少了各单体电池电解液之间的差异，一定程度上提升了各单体电池之间的一致性，从而一定程度上提升了大容量电池的循环寿命。同时还通过该中空构件实现各个单体电池内部气体连通，使所有单体电池的气体处于同一体系下，可以始终维持各个单体电池内电解液液面保持一致，进一步提升了各单体电池之间的一致性，进而更进一步地提升大容量电池的循环寿命。同时，本实用新型中空构件在高度方向的尺寸和各个单体电池高
度相同，使得此类大容量电池外形结构规整，一方面，易于基于此类大容量电池集成储能设备；另一方面，可以将其作为一个整体，在其外部包覆绝缘膜(也可称为蓝膜或保护膜)，提高此类大容量电池的整体安全性能；另外，由于本实用新型中空构件在高度方向的尺寸和各个单体电池高度相同，因此，不会受到电池内气液分离层位置的限制，更加容易实现气液共享，容错率较高。
70.以下结合实施例对本实用新型做进一步地描述。为了便于描述，将单体电池排布方向定义为x方向，单体电池的高度方向定义为z方向，单体电池宽度方向定义为y方向。
71.实施例1
72.如图1所示，本实施例大容量电池，包括9个并联的单体电池1，其他实施例中数量可根据实际需求进行调整。如图2所示，该单体电池1为单体方壳电池，单体方壳电池包括上盖板、下盖板、筒体2和电芯；此处所述电芯也可以称之为电极组件，由正极、隔膜、负极顺序排列，采用叠片或卷绕工艺装配而成。上盖板、筒体2、下盖板组成了电池壳体，电芯设置在电池壳体内。结合图3，为了便于后续的加工装配，本实施例采用截面为矩形的中空箱体作为中空构件5，沿x方向延伸，固定在各个单体电池1的壳体侧壁3，此处的侧壁可以理解为位于筒体2厚度方向的侧壁，即位于xz平面的侧壁。在其他实施例中可以为筒体的任意侧壁。各个单体电池1的气体区通过中空构件5内腔的上半部分连通，各个单体电池1的电解液区通过中空构件5内腔的下半部分连通。可以通过在各个单体电池1的壳体侧壁以及中空构件5开孔的方式实现，具体可采用以下方案：
73.方案一、如图4所示，在各个单体电池1的侧壁3设有第一通孔4；上述第一通孔4沿z方向的尺寸需满足：各个单体电池1气体区的气体以及电解液区的电解液可以同时通过该第一通孔4；第一通孔4可以为沿z方向延伸的长条形孔，也可以为沿z方向延伸的腰型孔。相对应在中空构件5与各个单体电池1配合的侧壁上开设与各个单体电池1第一通孔4一一对应的第二通孔6，如图5所示。第一通孔4和第二通孔6贯通后，各个单体电池1内的气体和电解液即可通过第一通孔4和第二通孔6进入中空构件5，此时气体位于中空构件5的上半部分，电解液位于中空构件5的下半部分。
74.方案二、如图6所示，在各个单体电池1的侧壁3开设两个第一通孔4，分别作为出气孔和出液孔，其中出气孔与各个单体电池1的气体区贯通，出液孔和各个单体电池1的电解液区贯通；相对应，如图7所示，在中空构件5与各个单体电池1配合的侧壁上开设两个第二通孔6，分别与出气孔以及出液孔贯通，出液孔和对应进液孔贯通后，各个单体电池1内的气体即可通过出气孔及进气孔进入中空构件5，各个单体电池1内的电解液即可通过出液孔和进液孔进入中空构件5，此时气体位于中空构件5的上半部分，电解液位于中空构件5的下半部分。
75.方案三、如图8所示，在各个单体电池1的侧壁3开设多个第一通孔4(图8中以三个第一通孔4示意)；部分孔作为出气孔，部分孔作为出液孔；相对应，如图9所示，在中空构件5与各个单体电池1配合的侧壁上开设多个第二通孔6，分别与对应第一通孔4贯通，各个单体电池1内的气体即可通过出气孔及对应第二通孔6进入中空构件5，各个单体电池1内的电解液即可通过出液孔和对应第二通孔6进入中空构件5，此时气体位于中空构件5的上半部分，电解液位于中空构件5的下半部分。
76.其中，上述方案一在各个单体电池的侧壁3上开设一个第一通孔4，并通过限定该
第一通孔4沿z方向的尺寸，确保各个单体电池内的气体和电解液均可以通过该第一通孔4进入中空构件5，加工较为简单，但是该第一通孔4沿z方向的尺寸较长，使得开设通孔的侧壁3的承压能力较弱，当单体电池发生热失控时，该侧壁3容易被热失控烟气涨破，进而引发安全事故。可以通过增厚侧壁3厚度以及加强中空构件5和单体电池的连接强度来改善此类问题。
77.方案二在各个单体电池的壳体侧壁3上开设分别贯通气体区和电解液区的两个第一通孔4，相对于方案一，由于需要开设两个通孔，加工工艺较为复杂，但是其开孔面积相对于方案一较小，因此，侧壁3承压能力相对方案一较高；且当采用该方案时，可以在中空构件5内腔设有气液分隔板，将中空构件分5割为气体腔和电解液腔，两个第二通孔分别和气体腔、电解液腔贯通，在中空构件5内将气体和电解液隔离，减小气体中杂质对电解液性能的影响。
78.方案三在各个单体电池的壳体侧壁3上开设多个第一通孔4，相对于上述两个方案，加工工艺较为复杂，相对于方案二，侧壁3承压能力较弱，但是该方案相对于上述两个方案具有以下优势：
79.避免当只开设一个或两个通孔，该通孔被堵塞或开包失败而导致对应单体电池内腔无法与中空构件5贯通的问题出现。
80.中空构件5可采用以下结构形式：
81.方案一、中空构件由等高的多段子管路相互间过盈配合直接进行密封插接形成；此时多段子管路一一设置在单体电池1壳体的侧壁3上，子管路沿壳体厚度方向(即x方向)延伸，且与侧壁3一体挤压成型，并与侧壁3第一通孔4相通。
82.装配时，将子管路的两端作为连接端，两个单体电池1连接时，一个单体电池1上的子管路一端挤入另一个单体电池1子管路中，二者之间为过盈配合，确保挤压完成后的密封性。
83.该方案通过插接式的中空构件，将各单体电池的电解液腔连通，使所有单体电池的电解液处于同一体系下，减少了各单体电池电解液之间的差异，一定程度上提升了各单体电池之间的一致性，从而一定程度上提升了大容量电池的循环寿命。
84.该方案在插接过程中要求各个子管路同轴，才能实现有效连接，但是，由于以下原因使得各个子管路的同轴度难以保证：
85.1)子管路与侧壁为一体件，若各个一体件上，子管路在侧壁的位置略有偏差，或各个子管路自身尺寸略有偏差，则会导致，插接时，各个子管路的同轴度出现偏差；
86.2)将上述一体件与筒体焊接时，会因为焊接过程的差异，有可能会出现子管路相对于筒体的位置出现不一致的情况，进而导致插接时，各个子管路同轴度出现偏差；
87.3)该方案，在插接时，需要利用专用工装，由于工装使用不当，或者因施工人员操作问题，稍有不慎，就会使得各个子管路的同轴度出现偏差；
88.另外，在插接时，各个子管路之间的偏差会随着插接数量的增多而加大，导致插接数量越多，各个子管路之间的同轴度越难以保证；导致装配过程中，成品率随着插接数量的增多而降低。
89.综上，该方案因相邻两个单体电池1的子管路很难同轴所以在插接时，可能会导致子管路相对于侧壁发生位移，或导致侧壁相对于筒体发生位移，进而导致电池损坏。
90.方案二、如图10所示，中空构件5由顶部敞口的截面为矩形的中空箱体8以及用于覆盖敞口的盖板9构成；第二通孔6开设在中空箱体的底部81；
91.第二通孔6在各个单体电池的壳体侧壁3的投影完全覆盖对应第一通孔4；
92.第二通孔6边沿与隔各个单体电池的壳体侧壁3密封焊接，使得各个单体电池1的第一通孔4与对应第二通孔6贯通；盖板9与中空箱体8的顶部敞口焊接。
93.具体可通过以下步骤将中空构件5固定在各个单体电池的壳体侧壁3上：
94.首先，将中空箱体8与各个单体电池的壳体侧壁3定位，使得各个第一通孔4与各个第二通孔6一一对应，且确保各个第二通孔6在各个单体电池的壳体侧壁3的投影完全覆盖对应第一通孔4，如图11所示；将焊接头从中空箱体8顶部敞口端10伸入第二通孔边沿11部位，将各个第二通孔边沿11与相应单体电池1的壳体侧壁3密封焊接；使得各个单体电池1的第一通孔4与对应第二通孔6贯通；将盖板9密封焊接在中空箱体8顶部敞口端10。为了提高中空构件与各个单体电池连接的可靠性，还可以通过焊接的方式将中空箱体底部和各个单体电池的壳体侧壁3固定。其他实施例中，盖板9还可以通过粘接或者螺钉固定在中空箱体顶部敞口端，但是相对于焊接方式，其密封可靠性较低。
95.相对于方案一，本方案无需插接，只需要各个第一通孔4尽量位于同一平面，各个第二通孔6尽量位于同一平面即可，无需考虑第一通孔4和第二通孔6的同心度、各个第一通孔4及第二通孔6的一致性，对加工精度及装配精度要求较低，同时无需专用工装；焊接时，焊接头从敞口端10伸入，没有任何遮挡，可以一次性完成第二通孔边沿11与各个单体电池的壳体侧壁3的焊接，过程简单，且密封效果好，可实现批量化生产。因此，本实施例中空构件选用方案二的结构形式。
96.为了防止焊接过程影响单体电池内腔环境，如温度过高使得电解液汽化，可以在焊接之前在第一通孔4部位设置密封组件，完成中空构件5与各个单体电池的固定后，通过外力或者电解液自身将该密封组件打开，使得各个单体电池内腔和中空构件贯通。可以采用中国专利cn218525645u、cn218525614u公开的密封组件。
97.如图12所示，在该方案中，密封组件可以采用子中空构件7，子中空构件7的一端密封固定在第一通孔4周边区域，并与第一通孔4贯通，另一端插入第二通孔6；子中空构件7插入第二通孔的一端封闭，且在靠近封闭端71的部位设有薄弱部72(参见图13的局部放大图)。薄弱部72可以为沿子中空构件7外壁周向的刻槽。还可以为薄弱段，即将子中空构件7靠近封闭端的一段直接设计为薄弱段，该薄弱段为锥形或厚度小于其它部分，以利于切割。将中空构件5固定在各个单体电池的壳体侧壁3之后可以借助开包刀具伸入中空构件5内腔，沿子中空构件7的薄弱部将子中空构件7封闭端71切除，使得各个单体电池内腔和中空构件5内腔贯通。
98.如图14所示，在本实施例中可以将开包刀具14直接安装在中空构件5内腔，同时在中空构件内壁设有沿其长度方向(即x方向)延伸的导向槽15；需要开包时，打开设置在中空构件5上的注液口13(通过注液口可以向各个单体电池内腔以及中空构件内注入电解液，需要说明的是，在不注液的情况，需要通过堵头对在注液口进行密封)，将外部拉杆16与开包刀具连接，拉动拉杆16，带动开包刀具14沿导向槽15移动，沿子中空构件7的薄弱部将子中空构件7封闭端72切开，使得各个单体电池内腔和中空构件内腔贯通。其中外部拉杆16与开包刀具可以采用螺纹连接，也可以采用过盈配合方式固定，相对于过盈配合的方式，螺纹连
接较为方便，因此本实施例采用螺纹连接方式。其他实施例中，也可以在中空构件额外开设开孔，作为开包孔，打开开包孔，将外部拉杆16与开包刀具连接。
99.为了进一步防止焊接过程产生的热量影响单体电池内的电解液，还可以在筒体内增设隔板，将单体电池内腔分割为第一腔室和第二腔室，将电芯置于第一腔室内，第一通孔4开设在第二腔室的侧壁。在隔板上开设通槽或通孔贯通第一腔室和第二腔室，并在通槽或通孔上覆盖密封膜，此类密封膜朝向第二腔室的一侧可以溶解于电解液，而朝向第一腔室的一侧，设有保护膜，使得该侧无法溶解于电解液；当通过中空构件向大容量电池内腔注入电解液时，电解液首先通过第二通孔流入第二腔室，密封膜朝向第二腔室的一侧开始溶解，直至密封膜完全溶解，保护膜脱落，使得第一腔室和第二腔室贯通。
100.本实施例还可以在中空构件5厚度方向的侧壁(即位于yz平面的侧壁)上设有泄爆部，在中空构件高度方向(即z方向)，注液口高于泄爆部。当任一单体电池发生热失控时，电解液可以首先从泄爆部排出，避免热失控温度下，由于大量电解液的汽化，引发更大安全问题的出现。中空构件5上还可以设置有排气阀，排气阀位于中空构件5上，且排气阀与中空构件5内的气体区连通，用于泄压。
101.实施例2
102.如图15所示，本实施例在实施例1的基础上，还在电池组主体的另外三个侧壁设有夹紧板12，其中位于yz平面的两块夹紧板12的边沿与中空构件5焊接，另两个边沿与位于xz平面的夹紧板12焊接。通过增设夹紧板12可以防止各个单体电池鼓胀，而导致大容量电池循环性能降低的问题出现，同时还可以加强中空构件与大容量电池的连接强度。
103.实施例3
104.本实施例为一种单体电池，其结构如图16所示，包括壳体以及位于壳体内腔的电芯；此处所述电芯也可以称之为电极组件，由正极、隔膜、负极顺序排列，采用叠片或卷绕工艺装配而成。壳体内腔包括气体区和电解液区；本实施例壳体侧壁3设有两个第一通孔4，两个第二通孔分别和气体区、电解液区贯通；
105.其他实施例中可以设有一个第一通孔4，仅有一个第一通孔4时，第一通孔4沿z方向的尺寸需满足：壳体内腔气体区的气体以及电解液区的电解液可以同时通过该第一通孔4；当气体和电解液无需同时通过时，对第一通孔的尺寸可不做限制。
106.其他实施例中还可以设有3个或3个以上的第一通孔4，至少一个第一通孔44与壳体内腔气体区贯通，至少另一个第一通孔4与壳体内腔电解液区贯通；
107.在第一通孔4位置处固定有密封组件，用于密封第一通孔4，通过外力作用或者电解液自身能够将该密封组件打开。
108.本实施例密封组件包括子中空构件7，子中空构件7的一端密封固定在第一通孔4周边区域，并与第一通孔4贯通，根据子中空构件7的材质可以选用不同的连接方式，如可以采用pp材质的子中空构件，那么子中空构件7的一端与第一通孔4可以通过热熔的方式实现密封连接，也可以采用铝材，那么子中空构件7的一端与第一通孔4可以通过焊接的方式实现密封连接；子中空构件的另一端封闭，且在靠近封闭端71的部位设有薄弱部72，通过外力作用能够沿薄弱部72打开封闭端71。
109.其他实施例中可以采用中国专利cn218525645u、cn218525614u公开的密封组件。

技术特征：
1.一种大容量电池，其特征在于：包括电池组主体及至少一个中空构件(5)；电池组主体包括多个沿x方向排布且依次并联的单体电池(1)；定义单体电池高度方向为z方向；各个单体电池(1)内腔包括气体区和电解液区；中空构件(5)沿x方向延伸，与电池组主体侧壁固定连接；各个单体电池(1)的气体区和电解液区均通过同一个所述中空构件(5)连通；在z方向上，中空构件的尺寸和各个单体电池尺寸相同。2.根据权利要求1所述大容量电池，其特征在于：各个单体电池(1)的壳体侧壁(3)设有n个第一通孔(4)；其中n为大于等于1的整数；n等于1，第一通孔(4)沿z方向的尺寸需满足：各个单体电池(1)气体区的气体以及电解液区的电解液可以同时通过该第一通孔(4)；n大于1，至少一个第一通孔(4)与单体电池(1)内腔气体区贯通，至少另一个第一通孔(4)与单体电池(1)内腔电解液区贯通；中空构件(5)开设有与各个单体电池(1)的第一通孔(4)一一对应且贯通的第二通孔(6)。3.根据权利要求2所述大容量电池，其特征在于：n等于2，在中空构件(5)内腔设有沿x方向延伸的气液分隔板，将中空构件(5)分割为气体腔和电解液腔，两个第二通孔(6)分别和气体腔、电解液腔贯通。4.根据权利要求2或3所述大容量电池，其特征在于：中空构件(5)由顶部敞口的中空箱体(8)以及用于覆盖敞口的盖板(9)构成；第二通孔(6)开设在中空箱体的底部(81)；第二通孔(6)在单体电池的壳体侧壁的投影完全覆盖对应的第一通孔(4)；第二通孔(6)边沿与单体电池的壳体侧壁密封焊接，且单体电池(1)的第一通孔(4)与对应第二通孔(6)贯通；盖板(9)与中空箱体(8)的顶部敞口焊接。5.根据权利要求4所述大容量电池，其特征在于：还包括与第一通孔一一对应的若干子中空构件(7)，子中空构件(7)的一端密封固定在第一通孔(4)周边区域，并与第一通孔(4)贯通，另一端插入第二通孔(6)；子中空构件(7)插入第二通孔的一端封闭，且在靠近封闭端(71)的部位设有薄弱部(72)。6.根据权利要求5所述大容量电池，其特征在于：还包括开包刀具(14)；在中空构件内壁还设有沿其长度方向延伸的导向槽(15)；开包刀具(14)在外力作用下能够沿导向槽(15)移动并将各子中空构件封闭端沿薄弱部(72)切开，使得各单体电池内腔与中空构件(5)贯通。7.根据权利要求4所述大容量电池，其特征在于：中空箱体的底部(81)与各个单体电池的壳体侧壁焊接。8.根据权利要求6所述的大容量电池，其特征在于：在中空构件(5)位于yz平面的侧壁上设有泄爆部和注液口(13)，在z方向，注液口(13)高于泄爆部。9.根据权利要求8所述的大容量电池，其特征在于：中空构件(5)上设置有排气阀，排气阀位于中空构件(5)上，且排气阀与中空构件(5)内的气体区连通，用于泄压。10.根据权利要求9所述大容量电池，其特征在于：单体电池内腔还设有隔板；隔板将内腔分割为相互连通的第一腔室和第二腔室，电芯组件位于第一腔室内；第一通孔(4)开设在第二腔室的侧壁。
11.根据权利要求4所述大容量电池，其特征在于：还包括设置在电池组主体另外三个侧壁的夹紧板(12)，其中位于yz平面的两块夹紧板的边沿与中空构件焊接，另两个边沿与位于xz平面的夹紧板焊接。12.一种单体电池，包括壳体以及位于壳体内腔的电芯；壳体内腔包括气体区和电解液区；其特征在于：还包括密封组件；壳体侧壁(3)设有n个第一通孔(4)；其中n为大于等于1的整数；n等于1，第一通孔(4)沿z方向的尺寸需满足：壳体内腔气体区的气体以及电解液区的电解液可以同时通过该第一通孔(4)；n大于1，至少一个第一通孔(4)与壳体内腔气体区贯通，至少另一个第一通孔(4)与壳体内腔电解液区贯通；所述密封组件固定在第一通孔(4)处，密封第一通孔，通过外力作用或者电解液自身能够将该密封组件打开。13.根据权利要求12所述的单体电池，其特征在于：所述密封组件包括子中空构件(7)，子中空构件(7)的一端密封固定在第一通孔(4)周边区域，并与第一通孔(4)贯通，另一端封闭，且在靠近封闭端(71)的部位设有薄弱部(72)，通过外力作用能够沿薄弱部(72)打开封闭端(71)。

技术总结
本实用新型涉及电池领域，具体为一种大容量电池和单体电池。克服现有电池组因各个单体电池性能具有差异性而导致电池组容量上限及循环次数受限以及安全性能较低的问题。大容量电池包括电池组主体及至少一个中空构件；电池组主体包括多个沿x方向排布且依次并联的单体电池；定义单体电池高度方向为z方向；各个单体电池内腔包括气体区和电解液区；中空构件沿x方向延伸，与电池组主体侧壁固定连接；各个单体电池的气体区和电解液区均通过同一个所述中空构件连通；在z方向上，中空构件的尺寸和各个单体电池尺寸相同。单体电池壳体侧壁设有第一通孔，第一通孔处，设有密封第一通孔的密封组件。组件。组件。


技术研发人员：陈孟奇 刘毅
受保护的技术使用者：陕西奥林波斯电力能源有限责任公司
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/10/20